02第二章 遗传的细胞学基础简

第二章 遗传的细胞学基础


第一节 细胞 第二节 染色体 第三节 细胞分裂 第四节 细胞周期与染色体周史
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第一节 细胞
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一、
原核细胞中的遗传物质
DNA
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二、真核细胞中的遗传物质
线粒体 中心粒
染色质
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细胞核 线粒体
叶绿体
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三、原核细胞和真核细胞的区别
区 别
大 小
原核细胞
1～10um
拟核
核小体：由H2A、H2B、H3、H4各提供两分子形成八 聚体。 DNA分子有147个核苷酸对盘绕在八聚体的 外面，约盘绕1.8圈，DNA由70nm压缩为10nm， 压缩了7倍。
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2 染色体二级结构：染色质丝缠绕螺旋化， 每圈6个核小体单位，形成直径30nm、内 径10nm的中空螺旋管，DNA压缩了6倍， 为染色质粗纤丝。
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异染色质（heterochromatin）：指间期核中， 染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态， 用碱性染料染色时着色深的那些染色质。其 DNA复制发生在S期的后期。
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2 异染色质分类
（1）组成型异染色质
指各种类型的细胞，除复制期以外，在整个 细胞周期均处于聚缩状态的异染色质
异染色质在染色体上的位置和大小较恒定。 常见于着丝粒区、核仁组织者区、端粒。
减分后形成的含同等基因组的配 子融合
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第二节
染色体
一、染色质 染色质:是指间期细胞核内由DNA、 组蛋白、 非组蛋白及少量RNA组成的线性复杂结构，可 以被碱性染料着色的一类物质，是间期细胞遗 传物质存在的形式 二、常染色质和异染色质
1 常染色质与异染色质的概念：
常染色质(euchromatin): 是指间期核内染色质 纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态，用碱性 染料染色时着色浅的那些染色质 。
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4 有丝分裂的异常现象
（1） 内源有丝分裂(endogenous mitosis)
① 染色体复制和核分裂正常 ，不发生 细胞质分裂，形成多核细胞。 如：单子叶植物胚乳形成
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② 核内有丝分裂(endomitosis)：染色体正常复
制、 着丝粒正常分裂 ，核、质不分裂。 形成 内源多倍性细胞 。如：花药绒毡层细胞。
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一些生物的染色体数目(2n) 水稻24条 普通小麦42条 大豆40条 蚕豆12条 烟草48条 陆地棉52条
大麦14条
玉米20条
豌豆14条
马铃薯48条
茶树30条
人46条
高粱20条
甘薯90条
染色体数目与大小与生物进化的关系无关。可用于物种间 的分类。
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（六）、染色体的分类
1 据臂比分： 染色体类型 中间着丝粒染色体 近中着丝粒染色体 近端着丝粒染色体 端部着丝粒染色体 代表符号 臂比 M 1.0 ～1.7 SM 1.7 ～3.0 ST 3.0 ～7.0 T >7.0
M：metacentric； SM：submetacentric； T：telocentric； ST：subtelocentric
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2 根据细胞分裂后期染色体的形状分：
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（七）、染色体组型与带型
1 染色体组型 （1） 染色体组型（核型karyotype）： 把某生物个体的体细胞内有恒定特征的整套染 色体按它们的相对恒定特征排列起来的图像。 （2） 染色体组型分析（karyotype analysis）：将一
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蚕豆中期染色体
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24条 秋水仙素处理
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（四）、染色体的大小
长度的变化范围 为0.25-50um, 宽度的变幅为 0.20-2.0um

高等植物中单子叶植物 的染色体一般比双子叶 植物要大些
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（五）、染色体的数目


不同的物种不同，同一物种相对恒定。例 果蝇为8条，碗豆为14条，人为46条。大蒜 16条，普通小麦42 动物中某些扁虫只有4条(n=2)，线虫类马 蛔虫只有2条(n=1)，一种蝴蝶(lysanra)382 条(n=191) 被子植物中的一种菊科植物n=2，有些植物 有 400~600 (n)
③ 染色体正常复制，不发生着丝粒分裂，不进行
核、质分裂。 形成多线染色体。
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（2）多次有丝分裂：染色体不复制，细胞 核和细胞质连续发生多次分裂。 （3）体细胞联会：有丝分裂时期，同源染 色体紧密、平行配对的现象
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（4）染色体排出。远缘杂交时，远缘亲本的全 套染色体或部分染色体不能正常分裂到子细胞
中，形成小细胞或小核
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三、减数分裂(meiosis)
1 概念 减数分裂是有性生殖配子形成过程中进行的一 种有丝分裂。染色体在分裂间期复制一次，而 细胞连续分裂两次，第一次分裂着丝粒不分开， 只是同源染色体分离，导致子细胞中染色体数 目减半，因此称为减数分裂。
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2 减数分裂过程
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（1）第一次减数分裂 ①前期Ι：细线期、偶线期、粗线期、双线期、 浓缩期（终变期）
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②中期Ι： 同源染色体的着丝粒位于赤道板两 侧，染色体臂的端部位于赤道板上。同源染色 体处于赤道板哪一侧完全是随机的。
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③后期Ⅰ：同源染色体分离，分别由纺锤丝拉 向两极。每一极的染色体数目减少一半，每条 染色体仍具有2条姊妹染色单体。
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④末期Ⅰ：核膜重新出现。（染色体仍处于收 缩状态，但较松） 染色体分离，2n→n
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（3）带型分析的意义 ①对染色体畸变做出正确指标。 ②进行基因连锁群的定位。
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（八）、特殊染色体
1 多线染色体
比正常染色体：长达100-200倍， 粗达1000-2000倍
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多线染色体形成原因： 是染色体不断复制而 细胞不分裂，在体细 胞中同源染色体配对 的结果。
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2 、染色体带型
（1） 染色体带型：通 过一系列不同方式的特 殊的处理方法，使得螺 旋化程度不同的染色体 区段发生不同的反应， 再经染色，使其呈现不 同的染色区段。往往是 异染色质被染色。
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（2）几种不同的带型：
Q带 用芥子喹吖因(Quinacrine)化合物对处于有丝 分裂中期的染色体染色，然后在荧光显微镜下观 察。 G带 用稀释的胰蛋白酶溶液、尿素或蛋白酶预先 处理 有丝分裂中期染色体，然后用Giemsa染色， 在普通光镜下就可以看到染色体上出现染色深浅 不同的带纹，称为G带。 R带 使用低pH值磷酸盐溶液，在88℃恒温条件下处 理中期染色体获得R带。R带与G带带型恰恰相反， G带带型上染色浅的带在R带则为深色带，故称为 反带或R带(取Reverse字头)。
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（2）兼性异染色质 是指在某些细胞类型或一定的发育阶段， 原来的常染色质聚缩，并丧失基因转录活性， 变为异染色质
如人类Barr小体(又称X性染色质)
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3 异染色质的特点：
（1）在间期处于凝缩状态
（2）是遗传惰性区，一般不编码任何蛋白质， 主要起维持染色体结构完整性的作用。
（3）在复制行为上与常染色质相比表现为 晚复制早聚缩 （4）G、C含量比例相对较高 （5）DNA序列具有高度重复性
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灯刷染色体：
是鸟类、爬行类、两栖类、鱼类的卵细胞双线期的一 种染色体的特殊形态。它由一对同源染色体组成。主 轴是螺旋化的染色质，侧环为末螺旋化的染色质。
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灯刷染色体
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B型染色体
B型染色体（超数染色体）正常染色体以外的一 定数目的染色体。由组成性异染色质组成，GC碱 基较多，DNA序列重复较多
1细
2偶
3粗
4双
5浓
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A
细线期
染色体开始浓缩，染色体细长如线。每条
染色体含有2条染色单体。
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B 偶线期 a 特点：同源染色体进行配对、联会， 形成联会复合体
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b 几 个概念 联会： 同源染色体： 二价体： 四合体 ：
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C 联会复合体(synaptonemal complex) ：
如：青蛙红细胞的无丝分裂
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二、有丝分裂 mitosis 1 有丝分裂过程
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2 有丝分裂期过程各期特点
前期：每条染色体由两条染色单体组成。核膜、 核仁消失。纺锤丝出现。动物体为中心体辐 射出星射线移至两极形成纺锤体。高等植物 没有中心粒，只从两极产生纺锤丝。
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中期：着丝粒排在赤道板上 后期：两条染色单体分开成为两条染色体 末期：核膜、核仁重新出现。
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E 终变期


浓（终变期）：染色体继续变短，交叉从中部 向两端移动，称为交叉端化，同时向核四周边 缘移动，在核内较均匀地散开，是观察染色体 数目的好时期。最后，核仁、核膜消失。 交叉端化：交叉可发生在染色体的任何部位， 并随同源染色体的分开向端部移动，这种现象 称交叉端化。
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⑵ 第二次减数分裂（染色单体分开） 前期Ⅱ：核膜、核仁消失 中期Ⅱ 后期Ⅱ 末期Ⅱ 四分子：一个细胞通过减数分裂形成 了四个单倍体细胞。
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3 减数分裂的意义
（1）保证了亲、子代染色体数目的稳定性。 形成的性细胞都具有体细胞染色体数目的一半 (低等植物有的减分形成的细胞发育成个体， 称为配子体，二倍体的则为孢子体)，在受精 结合后，受精卵恢复到体细胞的染色体的数目， 保证了遗传物质染色体的稳定，为后代的正常 发育和性状表现提供了遗传的物质基础。 （2） 为生物的变异提供了重要的物质基础。 携带等位基因的同源染色体在前期Ⅰ粗线期的 交换和在中期Ⅰ后期Ⅰ同源染色体的分离与非 同源染色体的随机组合，以及以后的雌雄配子 的随机结合，使后代的遗传物质组成发生变化， 增强了生物的适应能力。